能源动力工程专业方向范文
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篇1
关键词:能源动力;专业特色;人才培养
作者简介:李嘉薇(1979-),女,安徽萧县人,中国矿业大学电力工程学院,讲师。(江苏 徐州 221116)
基金项目:本文系江苏省“青蓝工程”项目、国家自然科学基金项目(项目编号:50504014)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)22-0073-02
随着改革开放的推进,我国国民经济体制发生很大的变化,社会对人才的培养提出了新的要求。为适应这种要求,1993年7月国家教委颁布的普通高等学校本科专业目录,将之前能源动力类几十个小专业压缩为9个专业。1998年教育部颁布的新专业目录进一步将以上9个专业合并为1个,即热能与动力工程专业。2003年,随着能源动力科学技术的飞速发展和新问题的提出,浙江大学率先将热能与动力工程专业改造成能源与环境系统工程专业。2004年,清华大学将热能与动力工程专业改造成能源动力系统及自动化专业。西安交通大学也将热能与动力工程专业改成能源与动力工程专业。
为适应时展要求,经过教育改革,本专业人才培养口径大大拓宽,学生基本知识面得到拓展,对市场需求的适应性大大加强。目前设置本专业的重点高校51所,普通本科63所,三本及民办本科15所,但因专业定位、地域分布、历史传承和社会和国家需求等具体情况不同,本专业形成了各高校间课程设置、专业重点各有特色和培养模式多样化的态势。[1,2]
一、各高校能源动力类专业特色
1.华北电力大学
动力工程和工程热物理是华北电力大学的优势学科,主要侧重于发电侧的研究。[3]开展的研究方向主要有:节能理论技术及热经济学;新能源和新能量转换方式;节能技术;脱硫脱氮技术;燃料电池;大机组设备安全性及可靠性评估;大机组调峰特性及寿命管理;机电一体化;流体机械;大型汽轮发电机组轴系振动;电站锅炉燃烧技术与仿真;纳米及表面技术;设备状态监测与设备维修等。
2.西安交通大学
西安交通大学的动力工程专业是一个宽口径大类专业,其专业地位与综合实力不仅在全国处于领先地位,而且在国际上也具有较高声誉。在2007年国家一级学科评估中,西安交通大学“动力工程及工程热物理”一级学科最终评分位列全国第一,同时被认定为首批一级学科国家重点学科。培养具备扎实的热工理论基础和能源动力工程知识、计算机应用及开发能力,并且能够从事常规能源及新能源开发、能源的转换与利用、电力自动化生产、内燃机动力系统以及汽车工程、流体机械、制冷低温工程等研究、设计及管理的复合型人才是西安交通大学的动力工程专业主要培养目标。
3.浙江大学
该校本专业称为能源与环境系统工程,分两个专业方向:能源与环境工程及自动化、制冷与人工环境。能源与环境工程及自动化方向依托热能工程、热工与动力系统研究所,建有能源清洁利用国家重点实验室、国家水煤浆工程中心燃烧技术研究所,是我国能源高效和清洁利用、能源环境控制工程等领域的重要研究和人才培养基地之一。制冷与人工环境方向依托浙江大学制冷与低温研究所,是我国高等院校中最早创办的制冷与低温专业之一,是国家重点学科,在全国学科评估中连续多年名列前三名,为我国制冷、低温、空调、低温生物等领域培养了大批的高级专门人才。另外单独设有新能源科学与工程专业,学生主要学习新能源、能源低碳利用、新能源利用过程中节能减排的基本理论和技术,涵盖内容包括太阳能、风能、生物质能以及低碳能源利用等方面。
4.东南大学
该专业包含电厂热能动力及其自动化、建筑环境与设备工程、新能源与新发电技术三个专业方向。电厂热能动力及其自动化方向着重培养集现代信息技术和热能动力工程知识为一体的高级工程技术人才和管理人才。制冷与低温技术方向培养学生系统地掌握现代制冷与低温技术领域内的基础理论和专业知识、计算机应用技能。新能源与新发电技术方向是教育部批准设立的战略性新兴产业相关本科专业方向。培养学生掌握新能源与新发电技术方面的基础理论和专业应用知识,使学生具有开发利用核能、太阳能、生物质能、风能等新型绿色能源和可再生能源方面研究、规划、设计、监测、管理和运行等综合能力,为国家新能源利用领域输送急需的高级工程技术和管理人才。
5.华中科技大学
该专业着重培养集能源与动力工程知识与现代信息技术为一体的高级专门技术人才和管理人才。毕业生在电力系统、制冷低温系统、空调调节、汽车、船舶、电子信息、冶金、流体机械、铁路、医药、化工等部门从事能源动力工程及自动化和相关方面的教学、研究、设计、开发、营销和管理等工作。以能源、环境、动力为工程背景,以热流体科学为基础,兼顾装备制造、过程控制和信息技术,体现出集热、机、电为一体的培养特色。
二、能源动力类专业的发展趋势
现今,能源及环境问题是世界各国所面临的重大的社会问题。我国现有能源利用效率很低,尤其是在能源综合高效利用以及环境保护方面,与发达国家存在着较大的差距。在对环境要求越来越高的大形势下,实施能源的可持续发展战略,必将对能源发展提出更高的要求。[4]长期以来,在能源发展方面,我国一直走的是粗放型的增长方式,日益加剧了能源发展与保护环境、资源之间的矛盾。能源动力行业发展趋势如下。
1.发展新能源和可再生能源
我国能源发展的布局主要有两个重点:一是节能减排,二是发展新能源和可再生能源。相对来说,节能减排技术较为成熟,而在发展新能源和可再生能源这方面,很多技术、政策以及市场尚都处于研究摸索阶段,不够成熟。所以在人才培养方面,高校应加强研究生的培养与教育,在管理型人才、高端研究型人才(如政策和战略研究、项目管理、国际合作等方面)的培养与输送上多做工作。[3]
2.专业发展与环境的密切相关性
只有对能源动力生产过程中的环境问题进行完善控制和处理,才能保证人类的生存和经济的可持续发展。如今环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分,在专业课程的教学中必须有所体现。正是基于该原因,浙江大学将原来的热能与动力工程专业改名为现在的能源与环境系统工程专业。
3.不同学科间的高度交叉性
能源动力学科的专业基础课程和专业技术课程涉及到众多学科领域的知识,如力学、热学、自动控制及计算机、机械制造、化学等学科。为适应21世纪我国能源学科发展的需要,在各专业课程的设置中,应当适当安排有关学科的知识。
4.核电的大力发展
核能工程专业取得了长足的发展。在20世纪70-80年代,国家在核能发电上投资的新建项目少之又少,使得我国各高校招收不到足够的学生。随着国家开始大力发展核电,情况发生了巨大的变化,以至于需要核能专业毕业生的数目超过了可分配毕业生的人数。
5.绿色能源意识的培养
节能是我国能源发展战略的重要组成部分,关于节能的知识不仅能源动力学科的学生应当掌握,也是几乎所有工科学生应当掌握的内容。这就要求高校不仅要做好本学科专业人才的培养,而且也要承担起向所有工程专业的学生进行节能技术教学的任务。教师要注重对学生进行“节能减排”思想的灌输和熏陶,潜移默化地培养学生的节能素养和新能源观念。[5]
三、结束语
为适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求,各高校的能源动力类专业根据自己办学定位和发展目标、自身优势,形成了各自的专业特色。通过优化专业结构,提高人才培养质量,办出专业水平和特色,为国家培养更多能源与动力领域的优秀人才。
参考文献:
[1]战洪仁.热能与动力工程专业人才培养模式及课程体系探讨[J].化工高等教育,2008,(1):19-21.
[2]李俊瑞,王艳,田禾.基于社会需求的能源动力专业人才培养探索与实践[J].中国电力教育,2011,(33):22.
[3]非言.中国绿色力量“摇篮”——访华北电力大学可再生能源学院徐进良院长[J].太阳能,2011,(14):23
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[关键词]能源与动力工程;教学模式;工程热力学;传热学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)01-0052-03
伴随着人类社会对可持续发展日益加强的关注,能源与环境的矛盾成为每个国家的核心关注点,其迫切要求中国的能源动力工程高等教育建立与国家经济发展相适应的工程教育体系与结构,提高能源动力工程技术人才的培养质量。
中国能源动力类专业形成于20世纪50年代,初期为满足动力、发电应用等国民生计的迫切需求,而成立了锅炉、汽轮机、内燃机等专业,后续随国家需求而成立了制冷、核电等专业。国内高校设立工程热物理专业的高峰期为20世纪七八十年代,其后专业发展迅速。2012年,教育部颁布实施了《普通高等学校本科专业目录(第四版)》,能源动力类二级学科门类下列的专业仅为能源与动力工程专业,使得本专业本科成为一个“大能源”范畴内的专业。这种专业上的调整体现了一种需求的调整,在面向全球化的能源发展与挑战时,具备更加广阔视野、全面知识体系的人才更加符合社会需求。邱洁对这种调整对能源与动力工程专业课程体系的影响进行了简要论述,并总结了相关挑战与机遇。
一、专业现状概述
(一)专业内涵的拓展
原有的热能与动力工程专业关注热能与动力的转化及效率问题,核心关注热量这种能源形式。随着可再生能源及新的能源利用形式的迅猛发展,专业内涵愈发深厚。各种能源形式彼此的转换及过程中伴生的能质交换规律等都成为本专业覆盖范围,这对于原有的学科体系产生了一定的影响。故专业内涵的拓展迫切要求学科进行相应的调整,在培养计划方面进行适当更新。
(二)培养目标的调整
近年来,随着可再生能源、能源与环境等主题的发展,对相关新兴领域人才的需求日益加大。社会作为人才的接收市场,对急需人才的类型释放了大量信号。然而,作为人才输送主力的高校,往往并没有及时对培养方案做出适当调整,课程更新方面也相对较慢。事实上,在课程数和学时有限的条件下,在各高校学科内特色研究方向和优势方向沿袭下,相关调整的余地很小。
(三)差异化需求的影响
传统教学模式在面对日渐差异化的学生需求时,不能“丰盈”学生的个性化发展。事实上,随着高等教育进程的不断推进,个性化教育的呼声渐起。重视人才发展的差异性,探索个性化教育理论与实践,在很多高校的人才培养模式改革文件中有所体现。具体到能源与动力工程这个“大能源”专业,有些学生倾向于传统专业好就业,有些学生倾向于新型产业想创业,有些学生格外看重前沿科研想出国、考研,这一方面来源于个人认识和喜好,另一方面也来源于自身经济等不同方面的压力。这种差异化的需求在现阶段传统培养模式下,很难被满足。这不仅是课程设置方面存在局限,在课堂教学、实验和实践等方面也同样存在很多局限。
二、本专业学生存在的问题
(一) 本科生对本专业背景了解不深
其表现为学生不知道专业与国计民生有何关系,故无法在其中定位自己。没有定位,便没有思想原点,不知从何出发开展职业规划、人生规划,故往往感到茫然,无所适从。
(二) 本科生对个人发展路径了解不深
其表现为学生不知道本科所学有什么具体应用,个体的学习如何与群体、行业、社会和国家的发展相关联,想认真发力却不知道如何操作、朝哪里发力,缺乏方法的引导。在被动学习模式下积累的经验,在本科主动学习的情境下不能很好适应,往往造成心理困境。
(三) 本科生对国内外科技发展态势了解不深
其表现为学生无法将自己对未知的探索与国内外快速发展的科技态势相关联。在面对能源与动力工程这种涵盖学科多、支撑面广、国内外发展快速的专业时,一方面渴望求知,另一方面又被繁杂的关系牵扯,造成精力分散,无法突破。
(四) 本科生参与竞争的意愿不大、程度不深
尽管目前在能源领域,国内外针对本科生的科研竞赛纷纷设立及开展,但仍无法发动所有学生参与,造成部分积极的学生参与多个项目,而大多数学生只局限于自己生活的小圈子,缺乏参与竞争的意愿和动力。
三、教学模式的创新实践
(一)“熔炼互激”教学模式
针对上述问题,近年来,天津大学能源与动力工程专业教学团队通过反复实践与研讨总结,以激发学生学习与创新热情为出发点,提出了“熔炼互激”这一新的教育模式。
篇3
论文关键词:特色专业;热能与动力工程;能源动力;质量工程
为适应国家经济、科技、社会发展对高素质人才的需求,引导不同类型高校根据自己办学定位和发展目标,发挥自身优势,办出专业特色,“十一五”期间教育部、财政部将择优重点建设一批高等学校特色专业,通过优化专业结构,提高人才培养质量,办出专业水平和特色,为同类型高校相关专业建设和改革起到示范和带动作用。
华北电力大学热能与动力工程专业创办于1958年,原名为电厂热能专业,历经五十多年的建设和发展,现已成为本校师资力量最强、就业形势较好、招生人数较多和学生成才率较高的专业之一,本专业累计毕业生人数已达10616人,在校生人数2647人。尤其最近几年,在两大电网公司和五大发电集团共同组成的校理事会的支持和帮助下,学科实力得到了质的飞跃,毕业生就业形势一直保持在全国各专业的前列。华北电力大学能源与动力工程学院已经成为我国发电领域最重要的人才培养基地,得到了发电行业的充分肯定,在我国发电领域具有重要的影响。
华北电力大学热能与动力工程专业紧密结合国家经济和社会发展需求,以培养“厚基础、重实践、强能力”的热动专业技术人才和管理人才为目标,改革人才培养方案,加强课程体系和教材建设,优化师资队伍,强化实践教学,具有鲜明的“热能与动力工程”专业特色和“电力行业”特色,取得了一系列显著效果。
一、建设思路与改革措施
1.建立并形成热动专业人才培养调研机制
通过校理事会定期开展能源动力、发电(火电、气电、风电和核电等)、环保等相关行业的人才需求形势调研和毕业生就业状况研讨与分析,根据国家的人才需求,制定适应不同专业方向的模块化、层次化人才培养方案。
2.以本科教学水平评估所形成的规范性课堂教学、实践教学和教学管理模式为建设起点,加强精品教材的培育和建设
课程教学体现相关领域的最新发展,普遍采用国内外高水平的新版教材,继续组织编写高质量的适用教材,形成深入开展教学研究的有效机制。
3.加强师资队伍建设,改革教师培养和使用机制
有计划地选派青年教师到企业进行锻炼,到国内外高水平大学或研究机构做访问学者或短期合作研究;鼓励和支持教师参加企业的短期高级技术培训、生产一线观摩、调研和相关会议;聘请一定数量的具有企业生产和管理经验的人员兼职授课,形成学校和企业、学校和国内外大学及研究机构的定期人员交流机制。
4.改革实践教学,推进人才培养与生产实践相结合
为了适应我国能源与电力发展对全新实践型、创新型人才的需求,热能与动力工程实验教学中心整合相关实验室资源,依托电站设备状态监测与控制教育部重点实验室为本科生设立的“能动之光”科技创新项目,建成了包含电厂实践教学模块、动力工程基础实验模块、热能动力工程实验模块、创新实验模块的集知识学习、技能拓展、工程训练、创新能力培养为一体的实验教学示范中心。涵盖专业基础实验、专业实验、综合实验、创新实验,能够满足不同专业、不同层次学生的需要,实现理论与实践、校内与校外的无缝链接,体现“厚基础、重实践、强能力”的人才培养特色。
二、建设成果
热能与动力工程专业是一门跨学科、综合性强、重实践的学科,着重培养基础扎实、知识面宽、能力强、素质高,德、智、体全面发展的,集现代信息技术与热能动力工程知识为一体的高级专门技术人才和管理人才,要求学生通过四年的学习不仅要掌握全面的理论知识,而且必须具备较强的实际操作能力,以适应现代能源、电力行业相关领域对高级人才的需求。华北电力大学热能与动力工程专业以国家能源电力需求为建设导向,从方向凝练、人才培养、教学体系构建、师资建设、教材建设、实验室建设等方面进行全方位探索和实践,取得了丰硕的成果。
1.专业建设别具特色,人才培养模式灵活多样
为适应国家能源电力行业发展的需要,热能与动力工程专业依托一级学科“动力工程及工程热物理”博士点,在热能与动力工程和电厂集控运行方向的基础上,拓展专业方向,开设燃气轮机联合循环、核工程与核技术、制冷与空调工程、新能源等专业方向,覆盖主要发电形式,具有鲜明的电力特色。通过与国家大型企业合作,采用“订单+联合”的培养模式,使专业教育符合社会的发展需求,满足了国家对社会紧缺的复合型拔尖创新人才和应用人才的需要,进一步提高高等教育教学质量,推进人才培养模式改革。
2.加强基础、突出能力、注重创新,构建高质量人才培养体系
按照“夯实基础、突出能力、注重创新、全面发展”的指导思想制定热能与动力工程专业人才培养方案,既加强培养学生厚重的基础,又注重培养学生的创新精神和实践能力。近年来热能与动力工程及相关专业方向毕业生的一次签约率超过98%,毕业生因“作风扎实、动手能力强、有较强的创新精神”深得能源电力行业及其他用人单位的广泛赞誉。
3.优化师资队伍结构、积极打造优秀教学团队
高水平教师队伍是专业建设的有力保障。近年来,热能与动力工程专业按“博士化、工程化、国际化”要求进行师资队伍建设,引进急需人才、培养未来人才、用好现有人才,新引进的教师均为名牌高校的博士或博士后,有数名教师在华北电力科学研究院进行为期半年的工程化训练,有计划、分年度派教师赴美国、法国、英国、丹麦、日本等能源和电力较发达国家的高校或研究机构做访问学者。目前热能与动力工程专业教学团队教师队伍职称结构、年龄结构、学位结构合理,2007年被评为北京市优秀教学团队。
4.以精品课程建设为核心打造课程体系,带动教材建设
根据热能与动力工程专业课程建设计划,以创建精品课程为课程体系建设重点,核心课程全部建成精品课程,同时带动热能与动力工程专业的教材建设,有力推动了热能与动力工程专业的建设水平。到目前为止,已建成1门国家级精品课程、7门省市级精品课程、3门学校精品课程;国家“十一五”规划教材3门及其他教材12门。
5.建设特色实验中心,构建分层次、模块化的实验教学体系
热能与动力工程实验教学中心构建了“专业基础-专业-综合-创新”分层次、模块化的实验教学体系,进一步丰富了华北电力大学“四模块”(基础实验模块、校内实践模块、仿真实验模块、校外实践模块)实践教学体系的内涵。2007年8月热能与动力实验教学中心顺利通过北京市教委组织的专家组评审,荣获北京市高等学校实验教学示范中心称号。
三、鲜明特色
华北电力大学热能与动力工程特色专业时刻以国家能源电力需求为建设导向,以其包容并蓄、均衡有道的精神,不断派生出一批新专业和学科方向,并将继续不断强化内涵、扩展外延,满足国家对能源电力不断发展的新需求,具有鲜明的专业特色。
1.突出专业特色和行业特色
华北电力大学热能与动力工程专业以为国家能源与电力工业培养热动专业技术人才和管理人才为主要目标,专业建设紧密结合国家经济和社会发展需求,具有鲜明的“热能与动力工程”专业特色和“电力行业”特色。
2.支撑学校的大电力学科体系
近年来,热能与动力工程专业针对国家能源结构调整和节能减排工作所形成的新的人才需求,调整和优化了专业方向的设置,从热能与动力工程专业孵化出来的风能与动力工程、核科学与核技术等专业成为华北电力大学大电力学科体系的重要组成部分,进一步提升学校服务于我国能源电力发展的能力和水平。
3.理论与实践教学体系完备,特色鲜明
从复合型人才培养角度出发,建立了以能力培养为主线,分层次、多模块相互衔接的理论与实验教学体系,课程设置实现了系列化、层次化、模块化、厚基础、宽口径,增加学生学习的选择性、自主性,体现“重实践、强能力”的人才培养特色。
4.探索创新人才培养的新模式
积极进行人才培养模式、课程体系、教学内容和教学方法的改革,通过设立“创新人才培养实验班”,采用校企联合“订单式”人才培养模式,为全校本科创新人才培养起到推动和示范作用。
热能与动力工程专业创新人才培养实验班从2007年开始试办,选派优秀博士生导师做班主任,因材施教,2007级实验班学生在大一第二学期末一次性全部顺利通过国家四级英语考试。实践证明创新人才培养实验班是成功的。
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为了落实执行“2011计划”,并适应国家对核电建设专业人才的需要,大连理工大学与中国广东核电集团有限公司(下称中广核集团),以能源动力类学科为主体,以培育新能源、可再生能源新兴产业和改造能源动力传统产业为重点,结合双方2007年签署的核电人才联合培养合作协议,在双方共建的中广核集团核电学院基础上,共建面向核电产业的协同创新中心,作为大连理工大学能源与动力学院的二级学院。同时,大连理工大学在能源与动力学院开展辽宁省校企协同创新工程人才培养体制机制研究与实践工作,中广核集团每年从我校三年级学生中预先招聘20~30名学生作为培养对象,学生四年级时在核电学院完成学习任务,让企业从人才的接收者向人才的培养者转变。
这样既解决了企业抱怨本科毕业生岗前培训耗时多、无法快速融入企业的问题,同时也避免了部分学生在大四阶段无所事事或是忙于找工作的两种极端状态。事实证明,在企业完成第四年学业的学生基本上都会得到企业的认可并留在企业工作。在这种人才培养模式中,企业、学校需要在制度、管理、实践教学等多个方面协同创新,在摸索中不断完善相关制度,涉及的重点工作主要包括:
(1)共同制订并逐步完善学生第四学年的培养方案与教学计划,主要是根据学生所在专业的培养计划和中广核电集团的专业培养要求,共同制订培养目标、共同建设课程体系和教学内容,特别是完善修订企业学习阶段培养方案的制订;
(2)通过人力资源培训,推动双方教师和科技人才的联合培养和交流互动,确立工程教育的课程体系和内容,并制订校内和企业教师的聘任办法和开课计划,不断提升学校教师实践教学水平;
(3)建立完善的学生考评机制,由学校与企业共同制订企业学习阶段的培养标准和考核要求,共同对学生在企业学习阶段的培养质量进行评价,并对学生的毕业设计加以考核;
(4)建立学生在企业学习生活期间的管理制度,采用导师制管理,大连理工大学和中广核集团公司分别为学生配备一位导师,共同负责教学、生活管理及毕业设计指导等工作。双方希望通过校企的深入合作、协同创新,建立工程人才培养的体制机制,探索并实践学校、学院同企业共同举办二级学院的体制机制,实现企业与高校的共赢,为其他高校的工程教育改革提供经验,同时为卓越工程师培养的落实执行提供保证。
2热能与动力工程专业卓越工程师培养的探索与实践
2010年6月启动的“卓越工程师教育培养计划”是教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。大连理工大学是首批进入“卓越工程师培养计划”的高校之一,能源与动力学院的热能与动力工程专业有幸成为首批卓越工程师培养的试点专业。热能与动力工程专业以基于通识教育的宽口径专业教育为特色,通过校企协同创新,构建了与研究型大学精英人才培养相适应的能源动力类卓越工程师培养模式。该专业的培养计划对原有课程进行整合,将专业标准落实到具体课程,对主干课程教学大纲进行了修改和完善,并通过与中广核集团、沈阳鼓风机集团有限公司(下称沈鼓集团)等大型企业的校企合作,采用“3+1”订单培养模式,进行能源动力类卓越工程师培养的实践。培养方案包括学校阶段与企业阶段2个层面的培养计划。双方共同制定4年的教学计划,同时互认学分,毕业设计采用双导师制,以企业导师为主。实行“工程教育不断线、创新实践不断线、企业合作不断线”的课程配置体系。企业阶段培养方案加大实践环节和企业学习的内容,注重工程系统的思维训练、注重学生工程实践能力的培养,其中包括学历课程24.5学分、400学时,以及290学时的实践、实训环节,表1给出了核电学院的企业阶段部分理论与实践课程。学校阶段培养方案面向工程人才培养的需要,以强化工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心,同时针对核电工业的需求,补充了一部分与核电相关的理论课程,如表2所示,总学分175学分,其中实践环节学分不少于25%。
3校内、外的实践教学平台的建设与运行
工程型人才培养的一个重要内容是实践教学,如何建立与卓越工程师培养相融合的实践教学体系,构建优质的实践教学平台对工程实践教育改革是至关重要的。我学院从校内教学实验中心与校外创新实践基地建设2个方面丰富实践教学内容、提升实践教学水平,取得了较好的效果。在校内实践教学平台建设方面,我学院于2008年成立了教学实验中心。成立之初,中心专门成立调研小组,对国内能源动力类实验教学成绩突出的清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学等重点高校进行调研,吸取其建设经验,在原有2个实验室的基础上,整合了学院全部6个专业方向的实验资源,以既保证各专业方向之间互相依存,又体现各自不同优势与特色的原则,组建了能源与动力学院本科教学实验中心,并于同年获批学校的实验室重点建设项目,累计获得资助374万元。
在设备方面,实验中心将学科最新科研成果应用到实验教学之中,将其转化为优质教学资源,建设仪器设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境。例如:能源动力学院能源与环境专业方向将科研重点设备NMRI核磁共振成像仪应用到教学实验中,开阔了学生的学术视野,让学生接触到了学科的前沿技术。在实验内容上,实验中心新增12个实验项目和扩组7个实验。新建实验项目内容多为国内领先水平,并在培养计划上把各专业方向的实验学时由12学时增加为24学时,还增加投资,改善部分实验条件落后的局面,为低温及制冷工程、能源与环境工程2个新建本科专业方向填补了实验教学的空白。不仅如此,在人员方面,实验中心新引入3位博士毕业生作为实验专职人员负责实验教学,大大提升了专职实验教师队伍的水平,同时针对新增实验组织编写实验指导书5本,出版实验教材1部,为本科实践教学创造良好的软、硬件条件。
在校外实践基地建设方面,我学院已建立了多处长期稳定的校外实习基地,与沈鼓集团、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、大连三洋制冷有限公司等多家企业签订了校企合作协议,合作内容包括企业为学校提供实习场地与环境,同时提供进厂教育、生活安排、实习讲课和现场指导等。学院适时聘请企业知名人士和技术骨干为兼职教师,参与专业改革工作和实践课程教学活动。以沈鼓集团实践教育中心为例,2006年,我校与沈鼓集团组建了沈鼓集团-大连理工大学研究院,开创了一种校企合作的新模式,即允许企业的研发机构入驻校园建立研究特区,双方共同投入,采用企业化研发管理模式,企业投入科研经费,决定研发方向,研发技术归属企业并直接产业化,通过双方优势互补增强企业的核心竞争力。2012年双方启动了辽宁省大学生实践教育基地建设项目:沈鼓集团-大连理工大学工程实践教育中心建设。中心设在沈鼓集团基地内,利用集团培训中心的教学软、硬件资源,邀请集团的技术人员对学生进行实践指导。目前该实践教学中心每年开展生产实习、毕业设计、大学生寒暑期社会实践等教学实践工作,接待学生约90人次/年,为卓越工程师培养的校外实践提供了保证。
4构建适应工程教育的本科教学体系
结合大连理工大学能源动力类本科培养方案制定工作,我学院根据专业特点和工程人才培养要求,通过优化课程体系、更新教学内容、改进教学方法等措施,建立了教学与实践相结合、通识与专业教育相融合,理论与工程教育相衔接的校内本科教学新体系,具体工作包括如下几个方面:
(1)在课程体系建设方面,我学院结合学校2012年本科培养方案制定工作,根据核电专业的特点和对人才培养要求,重构了学生在学校阶段的课程体系;改革实践教学内容,保证实践教学在培养方案中的比重达到25%,注重了科研与教学紧密结合;设置了学科前沿课程,如能源动力导论、能源环境基础等。
(2)在教学内容更新方面,在学校阶段增设核能相关的专业选修课程,如热力发电厂与核电系统、供热工程及核反应堆原理、核电与火电热力系统等,为企业阶段的学习创造知识条件;同时鼓励教师将科研成果及时纳入课堂教学中,使教学相长,培养学生的创新能力。
(3)在教学方法方面,改变传统的知识传授型模式,推行研究型教学模式,在课堂上创设一种类似于科学研究的教学环境,增强互动式的讨论和双向式的交流,引导学生主动学习、主动思考和实践。同时注重学生的个性发展,引导和教授学生如何查阅大量信息,满足学生拓展知识视野、解决问题、协同学习和个别学习的需要。
(4)在实践教学方面,校内实验教学实行严格管理,鼓励学生做设计性、创造性的实验,通过理论、实验、校外实习、科研和工程的紧密结合。
(5)在师资队伍建设方面,学校有计划地从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员担任兼职教师,承担部分专业课程教学任务;在支持企业工程技术人员到高校进行学习和进修的同时,学校选送青年教师到企业工程岗位工作,通过主持或参与企业的工程项目,参与相关产品设计、研发课题,通过这种方法提升教师的工程实践能力,提高培养工程人才的师资队伍水平。
5结束语
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全国清洁汽车行动协调领导小组办公室专家组组长,国家科技部863计划电动汽车重大科技专项特聘专家。
研究方向:汽车领域
对国内汽车发动机产业来说,这种评选具有很好的标杆和促进作用;对消费者来说,这种评选具有很高的参考价值。可以说,这样的评选是国内汽车产业和消费者都需要的。
李君:
吉林大学汽车工程学院教授,博士生导师。吉林大学汽车工程学院内燃机工程系主任。
研究方向:汽车新能源与节能技术。
学术兼职:中国汽车工业协会代用燃料分会副主任委员,全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会委员。
中国汽车产业发展还应该以中小排量汽车为主,国外某些发动机评选往往看重功率及扭矩输出等指标,我们不要走这个路线。这次评选中入围的多款小排量发动机,是符合中国国情需要的。
李理光:
同济大学汽车学院教授,博士生导师。同济大学特聘教授,同济大学汽车学院副院长。
研究方向:内燃机燃烧与排放控制,清洁代用燃料,混合动力汽车的动力系统。
学术兼职:国际汽车工程学会,中国内燃机学会理事。
参与――评估自己,学习他人;提升――宣传品牌,树立信心;竞争――立足国内走向世界;创新――自主开发,持续发展。
黄佐华:
西安交通大学能源动力工程学院教授,博士生导师。西安交通大学能源动力工程学院副院长,动力工程多相流国家重点实验室副主任。
研究领域:内燃机燃烧,清洁燃料发动机,排污机理与控制。
学术兼职:中国内燃机学会副理事长,教育部“长江学者奖励计划”特聘教授。
这项评选从公正客观的第三方角度对市场上的发动机产品进行评价,并给出明确的比较结果。这对于消费者具有很强的指导作用,有助于汽车消费向专业消费和理性消费转化。
王建昕:
清华大学汽车工程系教授,博士生导师。清华大学汽车安全与节能国家重点实验室副主任。
研究方向:汽车节能与排放控制,内燃机燃烧,汽车燃料。
学术兼职:中国内燃机学会油品与清洁燃料分会主任,中国内燃机学会汽油机分会副主任。
2003年秋,我在美国短期访问时,第一次看到了《Ward's Auto World》杂志的十佳发动机评选宣传画,深深被它吸引,我的朋友从办公室的墙上取下来送给了我。那时我就在想,中国也应举办这样一个高水平的评选活动。《汽车与运动》杂志在参考Ward's等杂志经验的基础上,于2006年成功举行了第一次“中国十佳发动机”评选。祝愿它越办越好,在中国由“汽车大国”走向“汽车强国”的过程中发挥重大影响。
许敏:
上海交通大学机械与动力学院教授,博士生导师。上海交通大学校长助理,汽车工程研究院院长。
研究方向:发动机燃烧与排放控制,整车系统集成。
很高兴在国内也看到这样的评选,而且它的评选规则和体系很符合国内的发动机产业发展现状和趋势。我们作为发动机领域内的科研人员,应该支持这样具有社会意义的评选,为民族发动机产业发展尽一份力。
姚春德:
天津大学机械工程学院教授,博士生导师。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室副主任。
研究方向:内燃机工作过程,内燃机废气净化技术,内燃机石油替代燃料。
学术兼职:中国工程热物理学会常务理事,中国汽车工程学会理事和特聘专家,中国内燃机学会中小功率柴油机分会副主任。
十佳发动机评选活动所确立的评价体系,对于国内发动机产业具有很好的参考价值。在欣喜地看到自主品牌发动机也成为入围的热门,这说明它们正在努力攀登世界先进发动机的顶峰。
尤林华:
中国汽车技术研究中心、国家轿车质量监督检验中心研究员级高工。
研究方向:汽车发动机性能、可靠性、排放性能评价方法研究,汽车发动机排放自动测试系统与相关试验技术研究。
学术兼职:国家机动车环保技术法规专家委员会委员,国家环保总局重型汽车环保专家委员会委员。
用客观、公正、公平,权威的方式,评选出技术先进、消费者认可的中国十佳发动机。促进中国汽车发动机技术水平提高,提升中国汽车企业的核心竞争力!
卓斌:
上海交通大学机械与动力学院教授,博士生导师。
研究方向:内燃机性能优化,汽车动力系统及其电控。
篇6
[关键词]热能动力;能源利用;特点
中图分类号:TM621 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)17-0012-01
1、简述热能动力工程
1.1 热能动力工程的基本定义
热能动力工程培养的是掌握现代能源科学技术,信息科学技术和管理技术,从事热能动力设备及系统的设计、运行、自动控制、信息处理、计算机应用、环境保护、制冷空调、能源高效清洁利用和新能源开发等工作的知识面广、基础扎实、创新能力强的复合型高级人才。毕业后基本就业于热力发电厂及电力公司、电力设计研究院、大中型用能企业、政府规划和环保部门、制冷和空调设备企业、高等院校等领域,从事设计、运行、自动控制、信息处理、环境保护、清洁能源利用和新能源开发等类型公司。
1.2 热能动力工程中的不同专业方向
热力发动机及汽车工程方向:掌握内燃机或透平机原理、结构、设计、测试、燃料和燃烧,热力发动机排放与环境工程,能源工程概论,内燃机电子控制,热力发动机传热和热负荷,汽车工程概论等方面的知识。制冷低温工程与流体机械方向:掌握制冷、低温原理、人工环境自动化、暖通空调系统、低温技术学、热工过程自动化、流体机械原理、流体机械系统仿真与控制等方面的知识。使学生掌握该方向所涉及的制冷空调系统、低温系统,制冷空调与低温各种设备和装置,各种轴流式、离心式压缩机和各种容积式压缩机的基本理论和知识。水利水电动力工程方向:掌握水轮机、水轮机安装检修与运行、水力机组辅助设备、水轮机调节、现代控制理论、发电厂自动化、电机学、发电厂电气设备、继电保护原理等方面的知识,以及水电厂计算机监控和水电厂现代测试技术方面的知识。
2、当前热能动力工程的定义和现状
改革开放以来,随着科学技术的不断发展,国家教育部在颁发的普通高等学校本科专业中把热能动力工程从几十个分支专业压缩成为9个专业,再随着后来的发展教育部颁布的新专业目录中再将上述的9个专业统一为热能与动力工程专业,这也使得热力动力工程发生了质变。所谓“热能动力”也可以称之为热能动力系统工程,它是指热能安全、低污染、高效地转换成动能,给电厂的生产和发展提供原动力。
热力动力工程主要是对热能与动力方面进行深入的研究,是跨热能与动力工程、机械工程等学科领域的工程应用型专业。热力动力主要学习机械工程、热能动力工程和工程热物理的基础理论,学习各种能量转换及有效利用的理论和技术。多能源互补与多功能综合是当代世界能源动力系统发展的主要特征和趋势。热能动力多联产系统是一个多种形式原燃料及电能等能源输入、多种形式产品及热能动力等能量输出的复杂系统。随着经济的发展,能源、环境问题日益突出,由此而诞生的能源、环境、经济等综合的评价准则受到重视。
3、热能的特点以及利用
3.1、热能的特点。现阶段当中,人类所使用的热能,主要是通过一次能源的转换而得来的,所以,分析热能的特点,需要从以下三个方面来入手进行:(1)太阳能及其能量的转换。太阳能,通过对植物的照射,进而使植物的内部存有的叶绿素,发生一系列的能源转换以及光合作用,进而将太阳能转换成为生物的质能,而太阳能的光,则是经过热量的转换以及点的转换,进而成为我们所使用的能源物质;(2)燃料化学能及其转换过程。燃料化学能的转换,主要是通过燃烧的方式,将存在于其中的化学能,转换成为热能,进而再通过相关的技术手段,将其转换成为人类生活和生产所需要的机械能,例如常见的汽轮机等,其工作的方式,就是首先将化学能源,转换成为蒸汽的热能,进而再通过相关的设备以及技术,将汽轮机之内的热能转换成为机械发动所需的机械能;(3)热能的转换,其中主要包括两种能量的形式,即电能以及机械能,电能包括热电发电机,而机械能,则主要有汽轮机以及内燃机。
3.2、热能的利用。热能在我国许多行业当中都有着广泛的运用,并且,在国民经济当中,也占据了核心的地位。总的来讲,热能的相关利用,在以下几个行业当中最为广泛:电力工业,热能动力工程在其中有着非常重要的应用,在核发电、火力发电等装置设备的使用之中,热能动力工程及相关的技术,是其工作的基础;钢铁工业,尤其在高炉炼铁、炼钢以及轧钢等工艺当中,应用极为广泛;相关的有色金属工业,其中包括有铝、铜等有色金属,其冶炼,均使用的是热能;化学工业,在化学工业的相关应用之中,合成氮、酸碱等的相关生产工艺程序,主要使用到的是热能动力工程之中的技术手段,以其基本的原理来作为理论依据;石油工业,其中包括石油的采集、冶炼、运输等等多个环节,都运用到了热能动力工程当中的相关技术理论;机械工业以及相关的建筑工业,包括材料的生产、材料的制造、相关工艺锻造、焊接技术以及铸造等,都有热能的利用;交通运输领域当中,包括汽车、轮船、飞机等的使用;农业生产以及水产养殖等方面,也有着广泛的运用,包括蔬菜的温室培养、鱼池的加温加热、电力方面的农业灌溉等方面,均有着广泛的使用。同时,在人们的日常生活之中,热能也有着广泛的使用,例如冬天之时的供暖设备等。根据上述的分析,可以看出,热能及其相关的动力工程,在人们的生活以及生产当中,发挥着非常重要的作用,是一项极为重要的能源,下文将针对热能的特点,进行深入细致的探究,帮助在日常的使用过程当中,发挥出更大的效应。
4、对热能动力工程设计的整体规划设计
4.1 制定初步的设计方案
在充分考虑客户的需求上,结合建筑物本身的功能,确定热能动力系统目标。对实施所选用的技术、实施步骤和经费等情况进行论证,然后用通俗易懂的语言、直观的图表制定出初步的设计方案。热能动力系统工程初步设计方案的制作一般包括三个步骤:第一,要涵括整体目标系统的概貌。第二,要确定目标系统的整体结构。第三,要对包括系统的目标、系统的实施计划、系统的布线结构、系统的经费概算等子系统进行描述。
4.2、分析客户的需求,做好客户的沟通
设计人员首先需要了解客户各方面的需求。一方面可以通过其他工作人员采集的客户的信息材料了解客户的需求。另一方面O计人员可以通过直接和客户谈话、讨论、分析等方式了解客户的需求。要从设计的功能、性能,以及费用等方面对客户进行沟通。在充分了解客户需求的基础上根据设计人员自己的技术水平来进行合理的热能动力设计。在设计的过程中遇到问题的时候也要和客户进行及时的沟通,适时地改动设计方案。
4.3、研究设计方案的可行性
设计方案初步确定之后,要研究设计方案的可行性:分析目标热能动力系统技术是否先进,方案的具体实施是否会遇到障碍,方案中的计划经费是否符合实际施工,经济效益是否合理等。只有设计方案具有以上的可行性,才能进入下一步的热能动力设计工作。
篇7
关键词 能源与动力工程专业;实践能力;在线学习
中图分类号:G642.44 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)03-0159-02
1 引言
本科工程教育作为高等教育体系的一部分,为推动我国经济建设快速发展和社会进步培养一大批高素质人才。随着我国高等素质教育发展、经济结构不断调整以及科学技术的发展,工程科技人才的就业形势发生巨大转变,传统的人才培养模式和人才培养结构难以适应社会发展对专业人才的需求。在新的历史环境中,必须对我国工程教育进行改革,这样才能适应社会的发展需求。传统的人才培养模式下,学生的实践能力、可持续发展能力以及跨学科解决实际问题的能力明显不足。实践教学是工程教学的有机组成部分,但是在传统教学过程中,实践教学并没有引起应有的关注,构成传统教学中的薄弱环节,成为制约人才培养质量的主要因素之一。在高等院校进行工程教育过程中强化实践教学环节,可以提高学生解决实际问题能力。
2 教学现状分析
在人才培养目标上,加强高校各专业学生的专业实践能力培养是我国现阶段人才培养目标的一个重要改革方向。随着我国素质教育的不断发展以及现代教育技术手段在工程技术教学中的广泛应用,高校教学环境和教学条件得到很大改善,改变着大学生的学习方式,运用信息化教育手段强化学生的学习效果更加受到重视,传统的课堂教学和在线学习等结合更为紧密。但相对而言,教学理念和教学模式、方法与手段都偏重于对知识型人才的培养,对工科高校学生的专业实践能力培养有所忽视。因此,加强学生专业实践能力培养,迫切需要教学环境和教学手段的革新,以发挥新的技术手段对学生专业实践能力培养的支持作用。
学生的实践能力培养一般开始于大学三年级接触专业基础知识阶段。此时学生也逐渐开始专业基础课和专业课的教学,在该阶段开始着手培养与其专业相关的系统的初步认知能力和专业兴趣,主要体现在强化学生的专业学习兴趣,从而也强化其专业理论知识的学习效果。在理论知识与专业实践能力培养方面,目前的信息化教学较为普及,在线学习具有教学资源多样化、集成度高、交互性强、强调学习的自主性、能够激发学生学习的动机等优势,同时学生可以在网上进行更为透彻的专业学习。相比枯燥的文字性的理论知识,学生更喜欢数字化的教学模式,应增强这方面的资源建设与教学应用。
北京建筑大学能源与动力工程专业已经开设多年,在教学设备和师资力量配置上也日趋完善,现有的教学资源包括中法实践基地在内也相当丰富,目前应着力于在提高学生专业实践能力方面下功夫,尤其是在学生的专业课学习阶段,适时加强实践能力的培养。
3 措施分析
提升专业认识能力 在专业课教学过程中,如果学生对所学的专业知识缺乏,包括感官上对专业现场的设备及系统缺乏专业认识,学习思路上就会相对混乱,学习过程了解不够、不清晰,因而也不利于专业课的课堂讲授学习。因此应在专业课开始前,让学生进入施工现场或既有的工程系统,对本专业初步了解,形成初步认知。目前,对于能源与动力工程专业的认识类实习,中法平台是学生认识实习的一个选择。该平台中包含有供热锅炉、供热管网、散热器系统、制冷机组、空调末端系统、冰蓄冷系统、冷却塔系统等,并且该系统不是模型展示,而是可以进行实际运行的,是可以实际操作的系统,学生进行认识实习能够起到与在工程现场同样的实习效果。该实习基地就在校内,学生实习的时间相对灵活,同时可以保证充足的时间对系统进行认真学习。另外,校内大兴校区的供暖用锅炉房、西城本部小区的换热站等都可以接纳学生进行参观实习。校外的一些企业,比如燃气集团的燃气门站,热力集团的供热热源、换热站、管网等,太阳能生产企业、空调加工基地、地源热泵系统等,都是提高学生对本专业认识的很好的实践锻炼基地。
注重在线学习和工程案例学习 在线学习可以为学生提供更多的学习资源,交互性也很强,集成度高,可以激发学生的学习兴趣。通过多媒体在线演示,可以让学生对设备的运行及系统的整体构成有生动形象的认识。通过在线学习,锻炼学生自学能力,提升学生网上学习的基本技能,更好完成学习过程中的预习、讨论、提交作品等,引发深度思考,增强学习效果。工程案例环节可以让学生了解更多的实际工程,感受到学习基础知识的应用目的,从而更深层次地理解本专业的发展方向及对社会的价值,提高学习动力。对所学知识融会贯通,增强系统性,强化学习的目的性。
注重专业课学习过程的实验教学 实验教学可以提高学生实践能动性,在实验过程中加强学生的参与度,更好地加入实验环节,发现实验现象,激发学习兴趣和对实验的探究。实验环节是对教学过程的有效补充,有些内容仅凭课堂教学无法实现教学目的,尤其是关于一些实验现象的了解及现象产生机理的研究等,必须通过实验环节才能让学生真正明白个中原理。因此,实验教学在课程教学中占有重要位置。优化安排实验教学,组织学生探讨开展实验的方式、步骤、达到的效果等。
注重专业课末期的实践环节 在专业课授课结束后,应该安排至少2个学时让学生到现场进行本门课程的针对性实践,参观实践对知识的梳理和深度认识尤为重要。基于某个专业课开设的实践环节,其实是该门课程在实践中的一个总体应用,通过实践课程,学生会把课堂教学中那些已经分解的教学内容全部汇集起来,重新整理,形成总体框架。针对课堂中讲授的难点知识,也可以有针对性地在实践现场进行解决。为增强学习效果,应该避免将实践课移到学期末的总的实践周中进行。
针对专业课的课程设计应强化工程特性 课程设计的学时数应适时延长,实现工程设计的精细化,提高工程图纸的专业性。工程设计培养了学生运用所学知识的能力,也给将来更好地工作打下很好的基础。
参考文献
[1]刘全忠,王洪杰.能源与动力工程专业卓越工程师培养模式研究与实践[J].黑龙江教育学院学报,2013(12).
篇8
关键词:电厂;热能动力;锅炉;燃烧;燃料
近年来,我国电厂热能动力锅炉应用较为广泛,成为我国电力行业发展主要的动力来源之一,为能够进一步提升电厂热力动能的应用效果,及时做好电厂热能动力锅炉的研究与分析便尤为重要,是现阶段解决我国电力热能锅炉燃烧相关问题与提高其实际燃烧效果的有效途径。
1 热能动力工程学科的发展概述
热能动力工程学是现代工程学领域中的一项新兴学科,其主要的研究对象是热能源与动力工程。而热能源又是现代工业中最主要的能源动力,这就决定了热能动力工程学这一专业的重要性。现如今,在我国的很多高等院校或高职院校中开展了热能动力工程学的相关专业,希望能够为社会培养更多的热能动力专业人才。在早期的热能动力工程专业中,主要是以热动能专业为主,其主要的研究内容为流体机械工程与热能工程。而现如今的热能动力工程专业则是以机械工程研究为主,其研究的内容主要是机械类以及动力工程,即将热动能的研究应用在机械工程实践中,实现了热动能与动力工程的结合。
当前的热能动力工程专业要求学生必须要熟练掌握工程热力学、传热学以及热工测试等方面的理论与实践技能,并能够将其创新应用在热动力机械的制冷装置与动力机械工程中。由于我国目前的工业还处于高速发展阶段,对高新科技人才的需求量较大,因此热能动力工程专业的学生就业形势相对较好,并且由于该专业的学科范围较广,因此学生的就业面也相对更宽泛。
2 工业锅炉能效现状
现阶段,工业锅炉已在我国多个地区广泛应用,成为现代工业发展的重要推动力之一,同时在城市的稳定运行方面工业锅炉也时刻发挥其重要作用。工业锅炉的广泛普及虽然对于社会的生产与发展提供了一定的便利条件,污染排放过高及能源消耗过大问题仍是工业锅炉发展有待解决的首要问题,其中我国部分大中型城市的工业锅炉污染排放已超过电站锅炉的基本排放量,成为现代环境污染的主要污染源。
由于我国人口基数相对较大,导致能源消耗速度逐步加快,继而使近年来的能源消耗产生了严重的能源短缺及供应紧张的问题。在我国2015年的锅炉生产制造调查过程中,已有1500余家企业取得了实际的燃煤锅炉生产许可,其中燃煤锅炉占锅炉生a总量的80%以上。目前,我国现有工业锅炉总量达702余万台,其中多以燃煤锅炉为主,每年我国在锅炉燃烧方面所消耗的燃煤数量达到全国燃煤产量的三分之一以上。虽然我国工业锅炉使用量规模庞大,但其实际的运行效率却难以得到有效的保障,与现阶段发达国家相比,我国的锅炉运行效率仅有50%左右,这便使燃煤的使用与效益的产出比例失衡问题日益加剧,进而造成了严重的燃煤资源浪费情况。
3 电厂热能动力设施与锅炉
电厂热力动力设施通过对燃料进行充分的燃烧来获取热能。在实际的操作过程中,大部分热能锅炉均可将石油、煤炭及天然气等作为主要的燃烧原料。热能动力装置主要由内燃机、燃气轮机及汽轮机构成。在实际运行过程中,热能动力锅炉需首先将燃料热量转换为动力热能。而后通过锅炉对蒸汽与水的输出来提供源源不断的动力。由于锅炉燃烧会将燃烧预热传输至水容器当中,这便使水易对锅炉的基本热能进行吸收,此时即可将其化为内燃动力。
4 电厂热能动力锅炉燃料分析
锅炉在实际的运行过程中并不生产热量,而是将燃料转化热量,以此产生源源不断的动力。根据热源选用的不同,锅炉也分为多个种类,其中以电锅炉、生产余热锅炉、石油锅炉、天然气锅炉及煤炭燃烧锅炉最为普遍。煤炭燃烧的主要燃烧原料即是煤炭,通过对煤炭结构的分解,来提高煤炭的热力动能。在此过程中,利用水等载体进行进一步的加热,此时便可产生一定的温度与压力。石油锅炉的基本种类较多,其实际的用途也相对广泛。热水锅炉及采暖锅炉等均包括在石油锅炉之内。天然气锅炉相比于石油锅炉污染更低,同时运行效率也相对更高,是未来锅炉技术发展与制造的主要方向。天然气锅炉适应性较强,不仅可将天然气作为动力热能转换的原料,同时也可对木材及谷糠进行燃烧,并将其转化为实际的运行动力。在电厂的热能动力锅炉使用过程中,仍以煤炭、石油及天然气为主,其中煤炭锅炉在电厂中应用较为广泛,是我国主要的锅炉动力来源之一。煤炭锅炉应用效果良好的主要原因是其结构构成稳定,其中碳、氧、氮等主要元素是煤炭燃烧重要结构体,氧气作为燃烧的辅助体,能够更为有效为碳结构提供燃烧热力,因而在实际燃烧过程中能够产生更大的燃烧动能,继而有效提升了锅炉的应用效果。
5 电厂热能动力锅炉燃烧的方式及特点
5.1 气体燃料燃烧类型
目前,锅炉气体燃烧的主要类型仍以气体长焰燃烧为主,由于其燃烧面积较大,通过不与气体产生直接的接触,继而为称之为扩散型燃烧。在该类型气体燃烧过程中,需在火焰喷射的过程中,利用扩散的基本优势来与空气进行结合,以便于提高燃烧的实际效果,此时火焰的燃烧长度便迅速增加。
该类型燃烧受烧嘴的限制,因而无法在实际的燃烧过程中充分的与空气进行接触,其实喷射过程中,需在另一部燃烧过程中与空气进行接触,以此提高火焰的燃烧效果,由于受空气助燃作用的影响,此时火焰的长度相对较短,同时另一部燃烧也与气体充分结合,这便能够使其加速火焰的喷射,由于喷射速度的加速,通常无法直接观察到火焰的形状及结构。
5.2 固体燃料燃烧类型
固体燃烧类型主要存在于挥发性质较差及不具备挥发结构的固体燃料中。通常在实际的运行过程中,燃烧结构的表面以二氧化碳及一氧化碳为主,如实际的燃烧条件允许,二氧化碳会通过实际的氧化作用被转化为燃烧的一氧化碳结构。其主要的燃烧条件主要是熔点相对较低的燃烧,在实际的燃烧过程中,由于未能为氧气充分的接触,这便降低了结构可燃性,继而产生固体的燃烧形态。该类型燃烧在实际的生活中较为常见,如在蜡烛的使用过程中,使用时间过长即可较为明显的发现固体燃烧的基本特点。固体燃烧主要针对容易被燃烧而分解的结构,所以在燃烧过程中,即可产生较为浓重的烟雾。在燃烧相对较为潮湿的报纸及木材时,该状况的发生较为明显,进而也可被视为结构燃烧的不充分而产生固体燃烧的情况。
6 电厂热能动力锅炉燃烧过程
6.1 预热
通常预热的作用在于提高燃料的蒸发效果使其能够迅速的溶解,所以在开始燃烧前需对锅炉中的燃料进行烘干。然后通过与热处理的方式进行增温。通常温度需保持在300℃以上,最高温度不得超于4000℃在环境下煤炭的热力动能燃烧较为充分,能够有效地脱去煤炭中的水分,继而形成焦炭。
6.2 燃烧
在预热阶段完成后,燃料的烘干与挥发使剩余焦炭燃烧效果大大提高。在此过程中仅需要为其提供充分的氧气即可一步提高焦炭的实际燃烧效果,这便能有效解决电厂热力锅炉燃烧效果不佳的问题。
6.3 燃尽
在燃烧一段时间以后,燃料中的可燃部分几乎全部燃烧干净,只有一小部分由于炭灰的包裹而没有得到燃烧,在此阶段,并不能停止供氧,需持续通入一段时间的空气,从而帮助剩余燃料进行燃烧,提高燃烧的利用率。
7 结束语
电厂热力锅炉种类较多,其实际的应用效果也有着一定的差异。这便使其在应用过程中需根据实际的环境情况及电厂的实际条件来选择适宜的锅炉燃烧种类,从而提升锅炉燃烧的经济效益。因而在未来阶段相关工作的开展过程中,要对电厂热能动力锅炉的实际燃烧原理进行充分研究,从而有效地解决电厂热能动力锅炉燃烧中存在的问题,以便于推动电厂热能动力锅炉有用的规范化与标准化发展。
参考文献
[1]冯宝辉.关于电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析[J].工程技术:全文版,2016(12):00304-00304.
[2]田万喜.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧分析探讨[J].工程技术:全文版:00274-00274.
[3]刘国文.关于电厂热能动力锅炉燃料及燃烧的探析[J].建筑工程技术与设计,2016(20).
[4]丁新国.电厂热能动力锅炉燃料及燃烧的探析[J].建筑工程技术与设计,2016(27).
篇9
关键词:创新;实践教学;校企合作;实践基地;项目带动
作者简介:盛伟(1977-),男,河南商城人,河南理工大学机械与动力工程学院,系主任,副教授;刘志超(1961-),男,河南偃师人,河南理工大学机械与动力工程学院,副院长,教授。(河南焦作454003)
基金项目:本文系河南理工大学热能与动力工程专业省级特色专业资助项目(项目编号:508057)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)16-0089-02
实践教学问题一直是从事专业课程教学教师讨论的热点话题。文献[1]对基于专业课程教育教学的校内实习基地建设进行了探讨;为提高专业课程实践教育教学效果,中职学院提出了项目教育教学方法[2,3];集美大学庄友明等[4]提出了关于毕业实习的“分散化、多样化和个性化”的实践教育教学模式。
河南理工大学热能与动力工程专业于1998年在原流体机械及工程专业的基础上,在我国煤炭企业自备电厂热能与动力工程专业紧缺的情况下进行了专业重组后成立的。从2002年起,热能与动力工程专业逐步划分成热能工程、制冷空调工程、流体机械及工程三个本科教学和就业方向。专业重组以后,学校对该专业的建设非常重视,投入大量的资金和实验设备。经过几年的努力,已经建成热能与动力工程河南省特色专业。
经过热能与动力工程专业全体教师的共同努力,在实践教育教学方面,相关专业课程建设有了很大进步,并初见成效[5],也逐渐探索出了一些较有参考价值的创新性实践教育教学模式,主要有:项目带动的实践教育教学;建立校内外实践基地;参加大学生专业设计大赛;建立创新性实践教学平台等。文中对这些实践教育教学模式进行总结和探讨,希望为同类高校实践教育教学提供参考。
一、项目带动的实践教育教学模式
项目带动的实践教育教学模式是指在现有教育教学体制下,专业课程教师通过引导学生参加一些教师个人主持的科研纵向课题或者横向课题,促进学生综合应用所学习的专业知识,从而使学生应用理论知识独立解决实际问题的实践能力得到提高。
在教育教学过程中,提出了“始于新生的创新性实践教育教学方法”。其基本思路是:高年级学生由于已经具备了一些专业知识,教师可以直接指导这些高年级学生,参与一些力所能及的科研课题。低年级的学生应逐步跟随高年级学生,打下手,参与一些简单的科研活动。当这些参与过一些科研训练的低年级学生进入高年级时,由于经过了前期科研方面的简单训练,指导教师进行科研指导时就比较得心应手。
河南理工大学热能与动力工程专业学生在读期间可以参与的一些科研活动主要有:大学生科研训练计划、大学生全国节能减排大赛、“步步高”、参与任课教师主持的科研课题等。图1为以大学生科研训练计划项目为例,说明项目带动的实践教育教学模式的开展方法。
二、建立校内外实践基地
为加快河南理工大学热能与动力工程专业校内外实践基地建设,充分发掘校企联合办学优势,为开展“3+1”联合办学模式以及卓越工程师计划项目实施奠定基础,加强校内外实践基地建设非常必要。
从2002年起,河南理工大学热能与动力工程专业先后与洛阳、民权、新乡以及焦作等地的一些制冷企业集团建立校企合作关系。学生在这些企业实践基地可以接触到实际需要亟待解决的问题。企业生产过程中的实际问题往往不是依靠某一科专业知识能够解决的,需要机、电、冷等综合知识的应用。通过在现场实际生产企业锻炼,并与企业技术人员的接触,进一步拓宽学生知识面,丰富学生知识,也进一步促进学生学习与综合应用知识的能力。应该说,校企合作办学为专业建设和发展提供了较为优厚的办学条件。除此之外,充分整合和利用校内资源,在校内动力中心也建立了稳固的实践教育教学基地。河南理工大学动力中心拥有热水锅炉2台、供汽锅炉3台,还有2台供中央空调使用的溴化锂吸收式制冷机组。这些条件为学生提供了良好的实践场地。
三、参加大学生专业设计大赛
在专业课程教育教学过程中,任课教师应鼓励学生参加与专业相关的各类设计大赛,这是实践教育教学过程中非常好的实践教育方式。目前与热能与动力工程相关的全国性设计大赛主要有“爱默生杯”中央空调设计大赛以及大学生节能减排与新能源应用等设计大赛。这些设计大赛在规定的课题内以学生创新设计为目标,让学生灵活运用所学知识并充分发挥创新能力开发和设计新产品、新系统、新方法。在这一实践教育教学活动中,任课教师的正确引导非常重要。任课教师在平常的教育教学过程中应有意识地引导学生苦练内功,并从参加校内一些小的科研活动锻炼开始,从而增强学生参加全国性质专业设计大赛的能力和信心,提高参赛获奖率。从2006年起,河南理工大学每年均参加全国大学生节能减排与新能源应用等设计大赛以及与能源动力相关的设计大赛等,每年均有学生在这些专业设计大赛中获奖。
四、创新性实践教育教学平台
实践教学分成三类:传统实验教学、实训教学、创新性实践教育。传统的实验教学是指在教师的引导下,在学习实验指导书的基础上,以完成实验报告为目的的简单实验教学。实训教学是指在教师设计好的既定实训项目基础上,以增加学生的动手和操作能力为目的,缺乏对学生的创新性以及对学生基于理论的深入理解和思考。与传统的实训教学以及实验教学不同的是,在进行创新性实践教学过程中,学生可以根据自己的思路对实验台进行改装,并进行一些创新性的实验,并把实验结果与课堂的理论教学结果进行比对,使学生对理论知识获得更深刻、更直观的理解。这里所谓的创新性实践教育教学平台是一种实验平台。基于这种平台,学生可以在教师的引导下根据自己的设计思路,并综合应用课堂上所学的理论知识,创新性地开发必要的实验项目。由此可见,实训教学与传统实验教学方法仅限于让学生获得对理论知识的直观理解,并以增加学生的动手和操作为主要目的,但缺乏基于创新性实践教学平台教学模式的使学生对知识灵活性的掌握、应用以及深入理解等。
创新性实践教育教学平台的建设可以有两种模式和方式:对传统实践教育教学项目的改造;建立新的创新性实践教育教学平台。
基于传统实验教育教学,河南理工大学热能与动力工程对传统实验教学平台进行创新性实验项目开发,并对实验台进行改造取得了较好的效果,主要对中央空调演示实验台和热泵性能演示实验台进行了创新性实验项目开发。对于传统的中央空调演示实验,在过去的实践教育教学过程中,仅依据说明书对中央空调系统运行的基本原理进行演示。这种实验方法根本达不到对学生创新能力以及创新性思维的培养,而且对学生专业教学产生的印象也不够深刻,导致学生对专业课程的理解也不够扎实。2007年,实验室教师对该类实验台进行集散控制系统的DCS改造,增加了工业控制计算机以及温度压力等热工信号的数据采集和处理,并使学生对系统进行组态编程,对实验系统和过程进行综合设计和试验,从而增加和提升学生创新设计能力、综合应用所学专业知识的能力。在传统实验教学过程中,对于热泵性能演示实验台也是仅仅根据演示实验过程说明书演示热泵系统运行以及循环基本原理。这种实验方法并不能调动学生学习的自主性和灵活性及学生对专业知识学习的主动性和积极性。可以设想,如果有这么一种实验平台,可以通过教师有意识地对实验台设置故障,让学生想办法去解决故障,这样对开展学生创新性的实验方法有启迪性的作用。比如让学生对系统进行拆卸重组;自主对实验台更换制冷剂;对系统进行热泵特性曲线的绘制;对压缩机进行拆卸,通过改变阀片的厚度,研究压缩机制冷性能的改变;通过软件采集系统各温度测点数值,从而使用计算机自动计算系统性能系统以及自动生成机组性能曲线等等。通过以上改造以后可以发现,仅仅一套传统演示实验平台,稍加改造,实际上可以完成热泵、制冷、压缩机以及计算机自动控制、组态编程等多方面的创新性实验,使学生能够综合运用所学习专业知识,充分调动学生自主学习的兴趣,培养创新性思维能力。
在创新性实践教育教学平台建设方面,2011年以河南理工大学国家级工程训练中心平台为基地,建立了制冷空调创新实践教育教学平台,具体做法是:新购置和建立了学生可以在平台上自主拆装并可进行创新实践设计的制冷空调组装平台(数量20套),学生可以分成20组,以小组形式对制冷空调系统从设计、计算、组装进行全面的实践训练。同时,另外建立了废旧空调冰箱拆装平台,共计20套。完成上述实践操作后,学生的专业课程学习和实践能力得到锻炼和提高。
五、总结
科技进步和时展使创新性人才的培养成为必要。仅仅依靠演示实验以及对理论教学的验证性实验的传统实践教学方法显然不能适应时展。在专业课程教学过程中,专业课程教师应该顺应时展要求,多渠道多手段开展创新性实践教育教学方法,并对新方法进行大胆尝试。河南理工大学热能与动力工程系在专业课程实践教育教学方面,通过采取项目带动的实践教育教学、校内外实践基地、大学生专业设计大赛、创新性实践教育教学平台等等实践教育教学模式,逐步探索出了适合本校热能与动力工程专业课程本科教学体系的创新性实践教育教学方法。
参考文献:
[1]杨先亮,谢英柏.校内实习基地教学的改革与实践[J].中国电力教育,
2004,(4):84-85.
[2]邓锦军,徐晓萍.项目教学法在制冷专业课教学中的应用[J].装备制造技术,2008,(7):159-160.
[3]肖震.项目教学法在冷库制冷工艺教学中的应用[J].机械职业教育,
2008,(2):49-51.
篇10
关键词:传热学;多媒体教学;实验教学;英文教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-0118(2012)-06-000-02
传热学是一门研究热量传递规律的科学,它所涉及的领域非常广泛。特别是在能源动力、航空航天、建筑节能、材料冶金、机械制造、交通运输、化工制药、生物工程等领域更是蕴藏着大量的传热问题,形成了如相变与多相流传热、微尺度传热、生物传热、超常传热等传热学的多个学科分支[1-3]。
传热学课程是我校飞行器动力工程专业设置的专业基础课程,飞行器动力工程是动力工程与航空院校的结合,通过专业课程的学习,该专业学生要求可以对发动机的总体性能分析、总体与部件设计、故障分析等。传热学本身也是一门与各工程领域关系密切、应用性极强的专业课程。它植根于大量的工程实际之中,也必须服务于工程实际。本论文结合该专业工程实际情况,结合在传热学的教学过程中的几点讲课体会,把传热学比较枯燥的理论与学生的已有知识和感兴趣的实践联系起来,在实际教学中取得了令人满意的效果。
一、精心授课,提高教学质量
当前科技发展的速度日新月异,传热学方面的理论更加如此。但是我们的教学内容与这些新理论严重脱节,这在传热学实验方面尤为严重。同时部分同学认为传热学的实用性不强,对掌握专业技术帮助不大。因此导致大学传热学教学的受重视程度大大降低。这就需要把传热学知识与学生具体的专业应用及日常生活应用结合起来,提高同学们对该专业课程的学习兴趣。
在讲课时,我们要做到以下几点:第一,重点突出。根据教学要求,结合学生的专业需要,抓住重点,讲透概念,不断深化;第二,理论联系实际。在理论学习的同时,列举实际生活与生产中的应用实例,加深学生的印象,提高学生的学习兴趣。积极地引导学生对传热学、传热现象进行深人的思考。进行现代传热学的重要实验,大提高学生学习的积极性。
充分利用网络资源,结合飞行器动力工程专业,详细讲解传热学在飞行器发动机方面的应用。例如,在讲到三种换热方式及计算方式的环节,加入目前飞机发动机用到的几种冷却方式:辐射冷却,烧蚀冷却,膜冷却,再生冷却及发汗冷却等。同时着重讲解目前研究的前沿领域:再生冷却技术[4]。该过程同时涵盖了三种换热方式,如图1,包括燃油与壁面的对流换热,壁面的热传导,由于发动机温度较高,换热方式同时还包括辐射换热。收集相关实物图片,如图2所示,让同学对其冷却过程及相关的计算方法有直观而深刻的认识和掌握。
把日常生活中的应用实例代入的传热学的教学课堂里,让同学们了解到传热学应用的广泛性。例如,引入CPU芯片中的散热过程[5],图3是一典型的台式计算机中的CPU散热器的图。在芯片内核内,电能转换成热能,发热升温,热量通过内核与金属外壳接触导热,传到金属外壳,热量通过金属外壳与散热器上的导热板的接触导热传到导热板,在导热板内热量以导热方式扩散传播到导热板上的肋片根处,在肋片内,热量以导热方式传播到肋片表面,风扇驱动空气流经肋片表面,热量最后以对流传热方式从肋片表面传到空气中。整个过程包括有:导热过程(其中多数是接触导热),空气对流传热过程。
图4所示的是采用有热管的笔记本计算机中CPU散热器,热量从导热板传到肋片,是通过热管传输,中间还有两处接触导热,在热管内,有蒸发传热和冷凝传热过程。
另外还有水冷式CPU散热器,热量从导热板传输到肋片,经由两处管内液体强迫对流传热,还有肋片与水管之间的接触传热。将CPU散热过程分解成若干个传热过程,分别分析研究每个传热过程的机理,目的是将传热学知识与实际日常生活及工程应用相结合,使同学们认识到传热学的实际应用,提高同学们学习传热学的兴趣,加深对传热学知识的掌握。
此外,利用多媒体教学时,为避免产生视觉疲劳,可以增加幻灯片的生动活泼性,适当设置一些动画效果。在放映多媒体课件时,要注意恰当控制好教学节奏,使得课件播放进程与学生的思维节奏同步合拍。
二、增加英文教学内容
培养具有全球化视野和国际交流能力的高素质专业人才是我国经济社会发展融入世界的需要。而传热学的基本概念很多来源于一些英文原著的翻译,在教学过程中,适当添加一些英文原文,一方面加深同学们对概念的理解,调节学生学习的紧张氛围,另一方面,增加同学们对专业词汇的掌握。同时,有利于学生在课外查找一些相关的外文文献,拓宽学生学习思路。对于提高教学质量、培养高素质的复合型人才具有很重要的意义。例如,引入传热的概念的英文介绍:Heat transfer:Thermal energy (heat): refers to the energy transported from one system to another as a result of difference temperature (%=T)。引入对流换热英文:Convective heat transfer。层流和湍流边界层:Laminar and turbulent boundary layers等。
三、注重课内教学与课外教学的有机结合
(一)建立教学信息中心。在教学信息中心,介绍传热学的历史与发展前景、最新理论的跟踪以及传热学的科普知识,让学生对传热学有充分的认识。
(二)采取设立选修课的手段,开辟“传热象探索园地”,让有兴趣的学生进行传热现象的深入探讨和研究。
(三)开设课外专题讲座。课外专题讲座也是提高学生兴趣的有效途径。它不仅让学生有机会接触传热学的前沿,更深人地了解传热学的发展动向,激发他们的兴趣及投身传热学研究的志向。
(四)要求学生通过各种方式收集信息,撰写传热学原理的应用论文,作为平时作业。通过这个途径拓宽学生的知识面。
四、理论与实验相结合,构建先进的传热学实验教学体系
传热学是一门实验学科,传热学的一切原理和定律都是从生产的实践和科学实验中总结出来的,反之又经受生产的检验并推动其发展。因此,必须注重传热教学中理论学习与实验探索的结合。在传热实验教学方面,在预备性实验、基础性实验、设计性实验和综合性实验的基础上可以引入模拟演示实验。
通过预备性实验为理论的学习打好基础,通过基础性实验来验证一些传热规律,从而使学生对这些传热学原理和规律有一个感性的认识。但由行器换热实验设备价格及操作条件的限制,发动机换热实验作为动手实验实行比较困难,考虑到该专业的性质要求,可以在课堂上增加演示实验,例如,模拟涡轮旋转叶片冷却通道换热实验,模拟气流平行于旋转轴方向的流动和气流垂直于旋转轴方向向外流及向内流等三种情况,基本概括冷却系统的全貌。通过演示实验,让学生直观认识到发动机涡轮叶片冷却过程。
此外,实验室应该建设成为自主型、开放式的实验室,让学生能够根据自己的兴趣爱好去进行传热现象的探索,充分培养学生对传热学的兴趣。
五、加强中青年教师实践锻炼
目前大批高学历的青年教师正在成为各高校讲台上的主力军,他们正在成为我国高教战线的栋梁。但也不可否认,长期的学校学习,严重缺乏工程实践。同时,青年教师工作后,忙于应付各种日常工作,实践环节进修的机会非常少,因而也不可能向学生传播工程实践知识。部分教师、特别是面临职称评聘的中青年教师对上课采取应付的态度,课余不钻研教学法,上课时拿本教科书照本宣科,不能激发学生的学习热情,使教学质量下降[6]。
为改变这种状况,可以采用青年教师下工程现场或实验室工作半年到一年、青年教师与老教师结对、定期进行教学法研究活动等。同时对教师的考核制度应作相应的变动,使青年教师愿在提高教学质量和增加实践经历上花费较多的精力。
六、结论
综上所述,随着传热学学科的不断发展,教学内容的不断增多,“传热学”教学改革势在必行。只有全方位的教学改革,教师综合素质的不断提高,教材和教学方法的不断创新,才能巩固大学传热学的基础地位,使学生学完大学传热学之后,思维能力和解决实际问题的能力有显著的提高,为今后的专业课程和社会实践活动奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]杨世铭,陶文铨.传热学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]戴锅生.传热学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3]王厚华.传热学[M].重庆:重庆大学出版社,2006.
[4]蒋劲.超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D].西北工业大学,2006,(6).